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层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模拟

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济南大学学报（自然科学版） 2024年第5期38卷 609-618,633页

作者：王彤高北蔡汉竹吴则祥莫品强扈萍庄培芝济南大学土木建筑学院山东济南250022 山东省路桥集团有限公司山东济南250014 温州大学建筑工程学院浙江温州325035 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMS... 详细信息

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMSAND-Br模型参数,并用于模拟已有的离心机桩基贯入模型试验,通过对比模拟结果与已有的离心机桩基贯入模型试验数据,验证所建立模型的可靠性;采用验证后的所建立模型模拟分析层状砂土地基中静压桩贯入阻力和土体位移。结果表明:模拟计算的静压桩贯入阻力和土体位移结果与已有的离心机桩基贯入模型试验结果一致,所建立的模型可以用于层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应的模拟分析;土体分层对于靠近土体分层界面一定范围内的静压桩贯入阻力和所引起的竖向位移具有较大影响,影响区域直径约为桩直径的4~10倍,对水平位移的影响极小,该影响区域大小随着砂土相对密实度和与分层界面距离的变化而显著变化。

关键词：桩基挤土效应耦合欧拉-拉格朗日法层状砂土地基数值模拟

砂土海床中拖曳锚-锚链一体化大变形有限元贯入分析

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力学与实践 2024年

作者：李书兆李辉易丛郭鹏吴初恒张友虎中海油研究总院有限责任公司东南大学土木工程学院

海上风电正经历由近海到深远海，由固定式到漂浮式的发展过程。拖曳锚作为一种成本低，承载效率高的系泊基础，在漂浮式海工结构的系泊中应用广泛。对于拖曳锚在砂土中的安装贯入轨迹，目前还没有成熟的设计方法。本文提出了一种基于耦... 详细信息

海上风电正经历由近海到深远海，由固定式到漂浮式的发展过程。拖曳锚作为一种成本低，承载效率高的系泊基础，在漂浮式海工结构的系泊中应用广泛。对于拖曳锚在砂土中的安装贯入轨迹，目前还没有成熟的设计方法。本文提出了一种基于耦合欧拉-拉格朗日法(Coupled Eulerian Lagrangian, CEL)的大变形有限元分析方法，通过对锚链的几何形态进行了合理简化并采用合适的锚链连接器，建立了拖曳锚-锚链的一体化大变形贯入过程有限元分析模型。通过与物理模型试验的结果对比，本文提出的拖曳锚-锚链一体化大变形有限元分析方法表现出较好的可靠性与准确性，为深入研究砂土中拖曳锚贯入行为提供了有力工具。

关键词：拖曳锚耦合欧拉-拉格朗日法大变形有限元分析贯入轨迹砂土

基于ALE与CEL法模拟吸力桶贯入过程对比研究

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武汉工程大学学报 2024年第5期46卷 579-584页

作者：陈诚李元松张鑫武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

针对吸力桶贯入阻力特性,使用ABAQUS软件,从实施过程、参数影响、计算效率与结果精度等多个方面,对任意拉格朗日-欧拉(ALE)法和耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法进行了对比研究。研究表明:ALE法的地应力平衡效果优于CEL法;在贯入深度小于0.8倍... 详细信息

针对吸力桶贯入阻力特性,使用ABAQUS软件,从实施过程、参数影响、计算效率与结果精度等多个方面,对任意拉格朗日-欧拉(ALE)法和耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法进行了对比研究。研究表明:ALE法的地应力平衡效果优于CEL法;在贯入深度小于0.8倍桶径时,2种方法的计算结果对网格尺寸不敏感;在大于0.8倍桶径时,随着网格精细化,ALE法得到的阻力值不断增大但逐渐趋近于定值,而CEL法的曲线离散程度变小但结果大小变化不显著;CEL法得到的贯入阻力-深度曲线对贯入速率的敏感度高于ALE法,且随着贯入速度的增加,CEL法得到的阻力也越大;当土体模型变形较小时,2种方法得到的阻力数值与理论值相近,但随着贯入深度的增加,土体模型的变形加剧,ALE法得到的计算结果小于CEL法和理论值。

关键词：吸力桶基础贯入阻力任意拉格朗日-欧拉法耦合欧拉-拉格朗日法

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中型邮轮玻璃幕墙波浪砰击载荷研究

中国造船 2021年第3期62卷 13-27页

作者：余杨王华昆余建星周吉袁祺伟天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 厦门大学建筑与土木工程学院厦门361005 招商局邮轮制造有限公司南通226000

针对中型邮轮船首玻璃幕墙在波浪砰击下的结构响应进行研究。采用Mie-Grüneisen状态方程描述流体,通过耦合拉格朗日-欧拉方法(CEL)对波浪砰击流固耦合问题进行分析,确定了幕墙结构在砰击载荷下的薄弱环节。分析了波浪砰击幕墙过程中水... 详细信息

针对中型邮轮船首玻璃幕墙在波浪砰击下的结构响应进行研究。采用Mie-Grüneisen状态方程描述流体,通过耦合拉格朗日-欧拉方法(CEL)对波浪砰击流固耦合问题进行分析,确定了幕墙结构在砰击载荷下的薄弱环节。分析了波浪砰击幕墙过程中水体、结构的变形特性,确定水体相对结构的砰击速度、砰击角度及水体厚度对结构响应的影响,并采用Cowper-Symonds幂律硬化模型探究了高速砰击下材料应变率硬化效应对结构响应的影响。研究表明:砰击速度和角度是导致幕墙结构大变形的最主要因素,在砰击流体较厚的情况下,结构最大位移随砰击速度增大近似呈指数递增;在低砰击速度下,水体厚度影响并不明显,但随着砰击速度增大,结构最大变形随水体厚度增大近似呈线性递增趋势;在波浪砰击下,应变率硬化效应并不显著。论文的研究对指导中型邮轮玻璃幕墙外形设计及有效的防砰击装置设计具有重要意义。

关键词：邮轮玻璃幕墙波浪砰击流固耦合耦合欧拉-拉格朗日法

曲线顶管底幕法施工对沉船扰动的CEL数值模拟

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上海交通大学学报 2023年第S1期57卷 60-68页

作者：周东荣张家铭庄欠伟黄昕翟一欣朱小东张弛张子新交通运输部上海打捞局上海200090 同济大学地下建筑与工程系上海200092 新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830047 上海隧道工程有限公司上海200032

依托“长江口二号”沉船打捞工程,采用耦合欧拉-拉格朗日法对极小曲率半径矩形曲线顶管底幕法沉船打捞工程进行数值模拟分析,获得底幕施工过程中顶推力以及船体竖向位移的动态变化,并与模型试验结果进行了对比验证.结果表明:所提的数值... 详细信息

依托“长江口二号”沉船打捞工程,采用耦合欧拉-拉格朗日法对极小曲率半径矩形曲线顶管底幕法沉船打捞工程进行数值模拟分析,获得底幕施工过程中顶推力以及船体竖向位移的动态变化,并与模型试验结果进行了对比验证.结果表明:所提的数值模型模拟结果和模型试验结果吻合较好,能较精确地预测沉船的变位和顶管的顶推力变化;最后一根管节推进为最危险工况,需要加强施工控制;采用左右对称推进而非顺序推进能够有效降低施工对沉船和土体的扰动.

关键词：曲线顶管沉船打捞数值模拟耦合欧拉-拉格朗日法

焊接速度对BT-FSW 2219铝合金接头流动行为及组织与力学性能影响分析

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焊接学报 2022年第11期43卷 56-62,I0005,I0006页

作者：邹阳帆李文亚褚强苏宇西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室西安710072

以4 mm厚2219-T87铝合金为研究对象,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了焊接速度对双轴肩搅拌摩擦焊接(BT-FSW)过程中金属流动行为、接头组织特征和力学性能的影响.模拟结果表明,随着焊接速度增加,焊缝高温区逐渐变窄,轴肩附近... 详细信息

以4 mm厚2219-T87铝合金为研究对象,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了焊接速度对双轴肩搅拌摩擦焊接(BT-FSW)过程中金属流动行为、接头组织特征和力学性能的影响.模拟结果表明,随着焊接速度增加,焊缝高温区逐渐变窄,轴肩附近的材料流动减弱,而搅拌针附近的材料流动增强.试验结果表明,随着焊接速度增加,材料汇流区及S线缺陷均向前进侧(AS)靠近,焊接速度过大时AS附近的搅拌区(SZ)形成不连续组织.接头SZ的硬度值随着焊接速度增加而增大,而拉伸强度先增大后稍降低.当转速为300 r/min,焊接速度为150 mm/min时,接头获得最大的拉伸强度,为414 MPa±4MPa.

关键词：双轴肩搅拌摩擦焊接焊接速度 2219铝合金耦合欧拉-拉格朗日法金属流动行为力学性能

基于CEL法的柔性仿生机器鱼模型及巡游速度研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2020年第6期48卷 34-40,57页

作者：张开升邹庆彪赵波张保成中国海洋大学工程学院山东青岛266100

为了研究柔性仿生机器鱼的设计参数(鱼体刚度、鱼体摆动频率、鱼体摆动幅值)对巡游速度的影响规律,并据此得出仿生机器鱼在达到较优巡游速度时的参数组合,文中首先根据耦合欧拉-拉格朗日(简称CEL)法的基本原理建立了柔性仿生机器鱼自主... 详细信息

为了研究柔性仿生机器鱼的设计参数(鱼体刚度、鱼体摆动频率、鱼体摆动幅值)对巡游速度的影响规律,并据此得出仿生机器鱼在达到较优巡游速度时的参数组合,文中首先根据耦合欧拉-拉格朗日(简称CEL)法的基本原理建立了柔性仿生机器鱼自主游动的流固耦合模型,然后通过正交试验得到不同组合的设计参数,并通过数值仿真模拟在不同参数组合下仿生机器鱼的巡游表现,最后根据仿真数据统计出各项设计参数对仿生机器鱼巡游速度的影响,并据此得到较优的参数组合。结果表明:CEL法能够考虑柔性仿生机器鱼在游动过程中的柔性变形,因而能够更加真实地反映实际情况中柔性仿生机器鱼的游动行为;在样本范围内,柔性仿生机器鱼模型的巡游速度随着鱼体刚度和鱼体摆动幅值的增加而呈现先增后减的趋势,随着鱼体摆动频率的增加呈现增加的趋势;在鱼体刚度(弹性模量)为30 MPa、鱼体摆动幅值为0.13倍体长、鱼体摆动频率为5.16 Hz时,柔性仿生机器鱼的巡游速度达到较高的水平。

关键词：柔性仿生机器鱼鱼体刚度巡游速度耦合欧拉-拉格朗日法

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“钻孔法”消除穿刺风险的有限元分析

岩土力学 2016年第S1期37卷 563-569 576,576页

作者：高攀刘秀丽段梦兰李明婕复旦大学力学与工程科学系上海200433 中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京102249 德州学院机电工程学院山东德州253000

用"钻孔法"消除穿刺风险,在工程应用中已经取得了成功,但其相关研究和评估方法却十分有限。基于ABAQUS软件提供的耦合欧拉-拉格朗日方法,对"钻孔法"消除穿刺风险进行了有限元模拟,详细地分析了"钻孔法"消除穿刺风险的作用机制,给出了钻... 详细信息

用"钻孔法"消除穿刺风险,在工程应用中已经取得了成功,但其相关研究和评估方法却十分有限。基于ABAQUS软件提供的耦合欧拉-拉格朗日方法,对"钻孔法"消除穿刺风险进行了有限元模拟,详细地分析了"钻孔法"消除穿刺风险的作用机制,给出了钻孔数量、钻孔深度、钻孔直径和范围对于穿刺风险消除效果的影响规律。分析结果表明,"钻孔法"消除穿刺风险的效果与钻孔数量(面积)、钻孔直径和钻孔深度成正比,但与桩靴面积外钻孔范围成反比;钻孔直径对于峰值承载力的影响比其他因素小,桩靴面积外钻孔范围对峰值承载力几乎无影响,但对后峰值承载力影响较大。基于75组数值模拟结果,提出了一种评估"钻孔法"消除穿刺风险效果的评估方法,同时考虑了桩靴覆盖面积内外的钻孔作用,对于工程实践具有很强的指导意义。

关键词：钻孔法穿刺风险承载力曲线耦合欧拉-拉格朗日法

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基于CEL法的静压管桩挤土效应数值分析

华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第4期49卷 28-38页

作者：魏丽敏李双龙杜猛张红何群中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 中铁十局集团有限公司山东济南250001

采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)有限元法分别建立单桩模型、预钻孔单桩模型、压入桩和隔离桩并存的双桩模型,研究桩周土体位移场变化规律,探讨预钻孔、隔离桩对挤土效应的控制效果。结果表明:管桩静压过程中,压桩深度不同,土体径向水平位... 详细信息

采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)有限元法分别建立单桩模型、预钻孔单桩模型、压入桩和隔离桩并存的双桩模型,研究桩周土体位移场变化规律,探讨预钻孔、隔离桩对挤土效应的控制效果。结果表明:管桩静压过程中,压桩深度不同,土体径向水平位移沿深度分布规律也不同,但其最大值始终出现在桩尖附近,且距桩尖下6~7 d(d为桩径)深度以下土体不受压桩影响;当桩压入深度大于8 d后,土体由浅层破坏转至深层破坏,对地表隆起的影响不再明显;压桩完成后,土体径向位移随与桩距离的增大呈指数型衰减。预钻孔深度越大,对挤土效应控制效果越好;隔离桩可以大大削弱其背侧土体的挤土变形量,且使发生最大径向水平位移的位置由桩尖附近向上转移至0.5L(L为桩长)深度处。CEL有限元法适用于静压管桩挤土效应分析,可推广应用于诸如沉桩、桩靴贯入等考虑大变形岩土工程问题的研究。

关键词：耦合欧拉-拉格朗日法挤土效应数值分析预钻孔隔离桩